Site Loader

Содержание

SPICE модели

Программа моделирования SPICE схема обеспечивает для моделирования диодов при моделировании схемы. Модель диода основана на характеристике отдельных устройств, как описано в спецификации продукта и производственного процесса характеристик не перечислены. Некоторая информация была получена из листа 1N4004 данных на рисунке ниже .




Лист данных 1N4004 отрывок, после [DI4] .

Оператор диода начинается с имени элемента диода, который должен начинаться с «г» плюс дополнительные символы. Пример названия диодный элемент включают в себя: d1, d2, dtest, DA, DB, D101. Два номера узлов указать подключение анода и катода, соответственно, к другим компонентам. Номера узлов следуют название модели, со ссылкой на последующее «.MODEL» заявление.

Модель заявление строка начинается с «.MODEL», за которым следует название модели, соответствующие одной или более операторов диода. Далее, «d» указывает на диод моделируются. Остальная часть модели заявления является список дополнительных параметров диода вида ИмяПараметра = ParameterValue.

На данном этапе не используется в примере, приведенном ниже. Example2 имеет некоторые параметры, определенные. Для получения списка параметров диода, см таблицу ниже .

 
  Общий вид: d [имя] [анода] [катод] [ModelName]
                 .MODEL ([ModelName] d [parmtr1 = х] [parmtr2 = у]...)
 
  Пример: d1 1 2 mod1
                  .MODEL mod1 d
 
  Example2: D2 1 2 Da1N4004
                  .MODEL Da1N4004 D (IS = 18.8n RS = 0 BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30 M = 0,333 N = 2)
 

Самый простой подход принять для модели SPICE такое же, как для паспорта: консультации веб-сайт производителя. В таблице ниже перечислены параметры модели для некоторых выбранных диодов. Стратегия является запасной вариант построения модели SPICE из этих параметров, перечисленных на листе данных. Третья стратегия, не рассматривается здесь, чтобы провести измерения фактического устройства. Затем вычислить, сравнить и настроить параметры специю к измерениям.


Параметры диода SPICE

Символ имя параметр Единицы По умолчанию
I S ЯВЛЯЕТСЯ Ток насыщения (диодный уравнение) 1E-14
R S RS Parsitic сопротивление (последовательное сопротивление) Ω 0
N N Коэффициент выбросов, от 1 до 2 1
τ D TT Время пробега s 0
C D (0) CJO При нулевом смещении емкость перехода F 0
φ 0 VJ Распределительная потенциал V 1
м M Коэффициент классификации Junction 0,5
0,33 для линейно градуированной перехода
0. 5 для резкого перехода
E г
НАПРИМЕР
Энергия активации: эВ 1.11
Si: 1.11
Ge: 0,67
Шоттки: 0,69
р я XTI IS температурный показатель 3.0
дырочный переход: 3.0
Шоттки: 2,0
K F KF Коэффициент шума фликера 0
A F А. Ф. Мерцание шум показатель 1
FC FC Форвард смещения коэффициент истощения емкости 0,5
BV BV Обратное напряжение пробоя V
IBV IBV Обратный ток пробоя 1E-3

Если параметры диода не определены , как и в модели «Пример» выше, параметры принимают значения по умолчанию , перечисленных в таблице выше

и в таблице ниже . Эти значения по умолчанию модель интегральных схем диодов. Это, безусловно, достаточно для предварительной работы с дискретными устройствами

Для более критической работы, использовать модели SPICE , поставляемые производителем [Din] ,

производители SPICE, и других источников. [SMI]


Параметры SPICE для выбранных диодов; ск = Шоттки Ge = германий; остальное кремния.

Часть ЯВЛЯЕТСЯ RS N TT CJO M VJ НАПРИМЕР XTI BV IBV
По умолчанию 1E-14 0 1 0 0 0,5 1 1.11 3 1m
1N5711 С.К. 315n 2.8 2,03 1.44n 2.00p 0.333 0,69 2 70 10U
1N5712 С.К. 680p 12 1,003 50p 1.0p 0,5 0,6 0,69 2 20
1N34 Ge 200p 84m 2,19 144N 4. 82p 0.333 0,75 0,67 60 15U
1N4148 35p 64м 1,24 5.0n 4.0p 0.285 0,6 75
1N3891 63n 9.6m 2 110n 114p 0,255 0,6 250
10A04 10A 844n 2.06m 2,06 4.32u 277p 0.333 400 10U
1N4004 1A 76.9n 42.2m 1,45 4.32u 39.8p 0.333 400 5U
Лист данных 1N4004 18. 8n 2 30p 0.333 400 5U

В противном случае, вывести некоторые из параметров листа данных. Сначала выберите значение для параметра специя N от 1 до 2. Требуется для уравнения диода (п). Massobrio [PAGM] С. 9, рекомендует «.. п, коэффициент излучения обычно составляет около 2»

В таблице выше , мы видим , что власть выпрямителей 1N3891 (12 А) и 10A04 (10 А) оба используют около 2. В таблице Первые четыре не имеют значения , потому что они являются Шоттки, Шоттки, германий и малый сигнал кремния, соответственно ,
Ток насыщения, IS, выводится из уравнения диода, а значение (V D, I D) на графике на рисунке выше , и N = 2 (п в уравнении диода).

       I D = I SV D / нВ T -1)
 
       V T = 26 мВ при 25 ° С п = 2,0 V D = 0,925 В при 1 А из графа   
 
       1 А = С(0,925 В) / (2) (26 мВ) -1)
 
       I 
S
= 18. 8E-9

Численные значения IS = 18.8n и N = 2, вводятся в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителей для 1N4004, которая значительно отличается. RS по умолчанию 0 на данный момент. Это будет оцениваться позднее. Важные DC статические параметры N, IS, и RS.

Рашид [MHR] предполагает , что TT, τ D, транзитное время, аппроксимировать от обратного восстановления Q накопленного заряда RR, параметр листа данных (не доступен на нашем листе данных) и I F, прямой ток.

       I D = I SV D / нВ T -1)
 
       τ D = Q RR / I F  
 

Мы принимаем TT = 0 по умолчанию из- за отсутствия Q RR. Хотя было бы разумно взять ТТ для подобного выпрямителя подобно 10A04 на 4.32u. 1N3891 TT не является корректным выбором, поскольку он является быстрое восстановление выпрямителя. CJO, нулевой смещения емкость перехода оценивается из V R против C J графа на рисунке выше . Емкости на ближайшей к нулевому напряжению на графике составляет 30 пФ на 1 В. Если имитируя высокую скорость переходную характеристику, как и в импульсном стабилизаторе источники питания, должны быть обеспечены параметры ТТ и CJO.

Стык градация коэффициент М связан с профилем легирующей перехода. Это не элемент данных листа. По умолчанию 0.5 для резкого перехода. Мы выбираем М = 0,333 соответствует линейно градуированной перехода. Выпрямители мощности , приведенные в таблице выше , используют более низкие значения для M , чем 0,5.

Мы принимаем значения по умолчанию для VJ и EG. Многие другие диоды используют VJ = 0,6 , чем показано в таблице выше . Однако выпрямитель 10A04 использует по умолчанию, который мы используем для нашей модели 1N4004 (Da1N4001 в

В таблице выше ).

Использовать по умолчанию Е.Г. = 1.11 для кремниевых диодов и выпрямителей. В таблице выше приведены значения для Шоттки и германиевых диодов.

Возьмите XTI = 3, то по умолчанию температурный коэффициент для кремниевых устройств. Приведены в таблице выше для XTI для диодов Шоттки.

Сокращенный данных листа, рисунок выше , списки I R = 5 мкА @ V R = 400 В, что соответствует IBV = 5U и BV = 400 соответственно.

В 1N4004 параметры SPICE , полученные из листа данных, перечислены в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителя , перечисленных выше него. БВ необходимо только, если моделирование превышает обратное напряжение пробоя диода, как в случае для стабилитроны. IBV, обратный ток пробоя, часто опускается, но может быть введена, если это предусмотрено с БВ.

На рисунке ниже показана схема для сравнения модели производителей, модель , полученную из таблицы, а также модель по умолчанию , используя параметры по умолчанию. Три фиктивные 0 V источники необходимы для измерения тока диода. Источник 1 V заметается от 0 до 1,4 V в 0,2 мВ шагов.

См заявление .dc в список соединений в таблице ниже . DI1N4004 является диод модель производителя, Da1N4004 наша получена модель диода.




SPICE схема для сравнения производителя модели (D1), рассчитанной модели техническое описание (D2), и модели по умолчанию (D3).


SPICE Netlist параметры: Модель (D1) производитель DI1N4004, в (D2) Da1N40004 листки получена, (D3) модели диода по умолчанию.

 * SPICE схема <03468.eps> от XCircuit v3.20 D1 1 5 DI1N4004 V1 5 0 0 1 3 D2 Da1N4004 V2 3 0 0 D3 1 4 По умолчанию V3 4 0 0 В4 1 0 1 0 .DC В4 1400mV 0.2m .MODEL Da1N4004 D (IS = 18.8n RS = 0 BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30 + M = 0,333 N = 2,0 TT = 0) .MODEL DI1N4004 D (IS = 76.9n RS = 42.0m BV = 400 IBV = 5.00 у CJO = 39.8p + М = 0,333 N = 1,45 TT = 4.32u) .MODEL По умолчанию D .end 

Мы сравниваем три модели на рисунке ниже .

и данные техническое описание графа в таблице ниже .
ВД это напряжение диода по сравнению с диодными токов для модели производителя, нашей расчетной модели и техническое описание модели диода по умолчанию. В последней колонке «1N4004 граф» находится из таблицы

напряжения по сравнению с текущей кривой на рисунке выше которой сделана попытка соответствовать. Сравнение токов для трех моделей в последнем столбце показывает, что модель по умолчанию хорош при малых токах, модель производителя хороша при больших токах, и наша рассчитывается модель техническое описание лучше всего до 1 А. Соглашение почти идеальный на 1 А потому, что расчет основан на диодной напряжения на 1 A. Наша модель сильно по состояниям тока выше 1 А.




Первая пробная модель производителя, рассчитанной модели, техническое описание и модели по умолчанию.


Сравнение модели производителя, рассчитанной модели, техническое описание и модели по умолчанию на 1N4004 техническое описание графа V против I.

 
                         модель модель модель 1N4004
 Индекс VD график производитель техническое описание по умолчанию
 3500 7. 000000e-01 1.612924e + 00 1.416211e-02 5.674683e-03 0,01
 4001 8.002000e-01 3.346832e + 00 9.825960e-02 2.731709e-01 0,13
 4500 9.000000e-01 5.310740e + 00 6.764928e-01 1.294824e + 01 0.7
 4625 9.250000e-01 5.823654e + 00 1.096870e + 00 3.404037e + 01 1.0
 5000 1.000000e-00 7.395953e + 00 4.675526e + 00 6.185078e + 02 2.0
 5500 1.100000e + 00 9.548779e + 00 3.231452e + 01 2.954471e + 04 3.3
 6000 1.200000e + 00 1.174489e + 01 2.233392e + 02 1.411283e + 06 5.3
 6500 1.300000e + 00 1.397087e + 01 1.543591e + 03 6.741379e + 07 8.0
 7000 1.400000e + 00 1.621861e + 01 1.066840e + 04 3.220203e + 09 12. 

Решение состоит в том, чтобы увеличить RS от RS по умолчанию = 0. Изменение RS от 0 до 8 м в модели приводит к тому, техническое описание кривой до пересечения 10 A (не показан), при таком же напряжении, как модели производителя. Увеличение RS к 28.6m сдвигает кривую дальше вправо , как показано на рисунке ниже . Это имеет эффект более близко соответствует нашей модели технической спецификации

в таблице данных графика (рисунок выше ).

В таблице ниже показано , что ток 1.224470e + 01 А при 1,4 В соответствует графику в 12 А. Однако ток в 0,925 V деградировал от 1.096870e + 00 выше до 7.318536e-01.




Второй процесс , чтобы улучшить расчетную модель таблицы данных по сравнению с моделью производителя и модели по умолчанию.


Изменение модели Da1N4004 выписки RS = 0 RS = 28.6m уменьшает ток при VD = 1,4 В до 12,2 А.

 .MODEL Da1N4004 D (IS = 18.8n RS = 28.6m BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30
 + М = 0,333 Н = 2,0 ТТ = 0)
                         модель модель 1N4001
 Индекс VD график производитель техническое описание
 3505 7.010000e-01 1.628276e + 00 1.432463e-02 0,01
 4000 8.000000e-01 3.343072e + 00 9.297594e-02 0,13
 4500 9.000000e-01 5.310740e + 00 5.102139e-01 0,7
 4625 9.250000e-01 5.823654e + 00 7.318536e-01 1.0
 5000 1.000000e-00 7.395953e + 00 1.763520e + 00 2.0
 5500 1.100000e + 00 9. 548779e + 00 3.848553e + 00 3.3
 6000 1.200000e + 00 1.174489e + 01 6.419621e + 00 5.3
 6500 1.300000e + 00 1.397087e + 01 9.254581e + 00 8.0
 7000 1.400000e + 00 1.621861e + 01 1.224470e + 01 12.

Похожие читатель упражнения: уменьшение N так, чтобы ток при VD = 0,925 V восстанавливается до 1 А. Это может увеличить ток (12,2 А) при VD = 1,4 В необходимости увеличения РС для уменьшения тока до 12 А.

Стабилитрон: Есть два подхода к моделированию стабилитрон: устанавливает параметр BV к напряжению стабилитрона в модельном заявлении, или модель стабилитроны с подсхемы , содержащей диодный фиксатор , установленный для напряжения стабилитрона. Примером первого подхода устанавливает напряжение пробоя BV 15 для стабилитрона модели 1n4469 15 V (IBV по желанию):

 
 .MODEL D1N4469 D (BV = 15 IBV = 17m)
 

Второй подход модели Зенера с подсхемы. Фиксатор D1 и В.З. на рисунке ниже моделях 15 V обратного напряжения пробоя из 1N4477A стабилитрона. Диод DR учитывает прямой проводимости стабилитрона в подсхемы.

 .SUBCKT DI-1N4744A 1 2
 * Терминалы AK
 D1 1 2 DF
 DZ 3 1 DR
 VZ 2 3 13.7
 .MODEL DF D (IS = 27.5p RS = 0,620 N = 1,10
 + CJO = 78.3p VJ = 1,00 М = ​​0,330 TT = 50.1n)
 .MODEL DR D (IS = 5.49f RS = 0,804 N = 1,77)
 .ENDS

Стабилитрон подсхемы использует фиксатор (D1 и VZ) для моделирования стабилитроны.

Туннельный диод: туннельный диод может быть смоделирован с помощью пары полевых транзисторов (JFET) в SPICE подсхемы. [КГМ] схему генератора также показана в этой ссылке.

Ганна диод: Диод Ганна также может быть смоделировано с помощью пары JFET — х. [ISG] Эта ссылка показывает генератор СВЧ — релаксации.

  • ОБЗОР:
  • Диоды описываются в SPICE заявлением диод компонента со ссылкой на заявление . MODEL. Оператор .MODEL содержит параметры, описывающие диод. Если параметры не указаны, модель принимает значения по умолчанию.
  • Статические параметры DC включают N, IS, и RS. Обратные параметры пробоя: BV, IBV.
  • Точная динамический выбор времени требует параметров ТТ и CJO
  • настоятельно рекомендуется Модели, предоставленные изготовителем.

SPICE-модели JFET и MOSFET в широком диапазоне температур :.

Схемотехническое проектирование электронных устройств для жестких условий эксплуатации требует наличия SPICE-моделей электронных компонентов, учитывающих влияние сверхнизкой и сверхвысокой температуры окружающей среды. Однако стандартные SPICE-модели компонентов в коммерческих версиях SPICE-подобных симуляторов обеспечивают достаточную точность в ограниченном температурном диапазоне (-60…+150 °С) и не могут применяться для расчета электронных схем в диапазоне температур от сверхнизких до сверхвысоких. В работе представлены модифицированные Low-T и High-T SPICE-модели полевых транзисторов со структурой MOSFET и JFET, предназначенные для расчета электронных схем в диапазоне температур от сверхнизких до сверхвысоких (-200…+300 °С). Все модели построены с использованием универсального подхода, который заключается в добавлении в базовую SPICE-модель приборов дополнительных выражений для температурно-зависимых параметров модели. Разработана процедура экстракции параметров SPICE-моделей на основе результатов измерений или TCAD-моделирования стандартного набора ВАХ и ВФХ в широком диапазоне температур. Погрешность описания статических ВАХ MOSFET- и JFET-транзисторов не превышает 10-12 % в диапазоне температур -200…+300 °С.

1. Extreme environment electronics / Ed. by J.D. Cressler, H.A. Mantooth CRC Press, 2017. 976 p.
2. Compact modeling of 0.35 µm SOI CMOS technology node for 4 K DC operation using Verilog-A / K. Akturk, M. Peckerar, S. Otbhare et al. // Journal Microelectronic Engineering. 2010. Vol. 87. Iss. 12. P. 2518–2524.
3. Petrosyants K.O. Compact device models for BiCMOS VLSIs simulation in the extended temperature range (from –200 °C to +300 °C) // 2018 24rd International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC). IEEE. 2018. P. 1–6.
4. Mousa R., Planson D., Morel H., Raynaud C. High temperature characterization of SiC-JFET and modelling // In 2007 European Conference on Power Electronics and Applications. IEEE. 2007. P. 1–10.
5. Characterization of SiC JFET for temperature dependent device modeling / T. Funaki, A.S. Kashyap, H.A. Mantooth et al. // 2006 37th IEEE Power Electronics Specialists Confe-rence. IEEE. 2006. P. 1–6.
6. The accounting of the simultaneous exposure of the low temperatures and the penetrating radiation at the circuit simulation of the BiJFET analog interfaces of the sensors / O.V. Dvorni-kov, V.L. Dziatlau, N.N. Prokopenko et al. // In Control and Communications (SIBCON): 2017 International Siberian Conference on. IEEE. 2017. P. 1–6.
7. Automation of parameter extraction procedure for Si JFET SPICE model in the −200…+110°C temperature range / K.O. Petrosyants, M.R. Ismail-zade, L.M. Sambursky et al. // In Electronic and Networking Technologies (MWENT): 2018 Moscow Workshop on. IEEE. 2018. P. 1–5.
8. Петросянц К.О., Исмаил-Заде М.Р., Самбурский Л.М. Особенности моделирова-ния ВАХ JFET-транзисторов в диапазоне криогенных температур // Изв. вузов. Электро-ника. 2019. Т. 24. № 2. С. 174–184.
9. The operation of 0.35 μm partially depleted SOI CMOS technology in extreme environ-ments / Y. Li, G. Niu, J.D. Cressler et al. // Solid-State Electronics. 2003. Vol. 47. No. 6. P. 1111–1115.

Схемотехническое моделирование SPICE.

Программа моделирования схем SPICE в процессе моделирование работы схем обеспечивает и моделирование работы диодов. Модели диодов основаны на характеристиках отдельных устройств, описанных в технических описаниях на конкретные продукты, и характеристиках технологических процессов, которые не указаны в описаниях на устройства. Некоторая информация, взятая из технического описания на 1N4004, приведена на рисунке ниже.

Определение диода начинается с имени элемента диода, которое должно начинаться с » d » плюс необязательные символы. Примеры имен элементов диодов: d1 , d2 , dtest , da , db , d101 . Два номера узлов определяют подключение анода и катода, соответственно, к другим компонентам. За номерами узлов следует имя модели, ссылаясь на последующий оператор » .model «.

Строка оператора модели начинается с » .model «, за которым следует название модели, соответствующее одному или нескольким определениям диода. Затем » d » указывает, что работа диода должна моделироваться. Остальная часть объявления модели представляет собой список дополнительных параметров диода в виде ParameterName=ParameterValue . В примере 1 такие параметры не используются. В примере 2 определены несколько параметров. Список параметров диодов приведен в таблице ниже.

Основная форма: d[имя] [анод] [катод] [название_модели] .model ([название_модели] d . . .) Пример1: d1 1 2 mod1 .model mod1 d Пример2: D2 1 2 Da1N4004 .model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=0 BV=400 IBV=5.00u CJO=30 M=0.333 N=2)

Самый простой подход для получения SPICE модели такой же, как и для получения технического описания: посмотрите на сайте производителя. В таблице ниже приведены параметры модели для некоторых диодов. Во втором случае можно создать SPICE модель по тем параметрам, которые указаны в техническом описании. Третий случай, который здесь не рассматривается, — это измерение параметров реального устройства. Затем вычислить, сравнить и подогнать параметры SPICE модели к результатам измерений.

Если параметры диода не указаны, как в первом примере выше, применяются параметры по умолчанию, взятые из таблиц выше и ниже. Это модели по умолчанию диодов в интегральных микросхемах. Они безусловно подходят для предварительной работы и с дискретными устройствами. Для более важной работы используйте SPICE модели, поставляемые производителем, поставщиками ПО SPICE и другими источниками.

SPICE параметры некоторых диодов: sk = Шоттки, Ge = германий, остальные = кремний
Элемент IS RS N TT CJO M VJ EG XTI BV IBV
По умолчанию 1E-14 0 1 0 0 0. 5 1 1.11 3 1m
1N5711 sk 315n 2.8 2.03 1.44n 2.00p 0.333 0.69 2 70 10u
1N5712 sk 680p 12 1.003 50p 1.0p 0.5 0.6 0.69 2 20
1N34 Ge 200p 84m 2.19 144n 4.82p 0.333 0.75 0.67 60 15u
1N4148 35p 64m 1.24 5.0n 4.0p 0.285 0.6 75
1N3891 63n 9.6m 2 110n 114p 0.255 0.6 250
10A04 10A 844n 2.06m 2.06 4.32u 277p 0. 333 400 10u
1N4004 1A 76.9n 42.2m 1.45 4.32u 39.8p 0.333 400 5u
1N4004 тех.описание 18.8n 2 30p 0.333 400 5u

В противном случае введите некоторые из параметров, приведенных в техническом описании. Сначала выберите значение для SPICE параметра N между 1 и 2. Это необходимо для диодного уравнения (n). Массобрио в книге “Semiconductor Device Modeling with SPICE” рекомендует «… n, коэффициент эмиссии обычно равен примерно 2». В таблице выше мы видим, что силовые выпрямительные диоды 1N3891 (12 А) и 10A04 (10 А) используют примерно 2. Первые четыре строки в таблице не актуальны, поскольку они представляют собой диод Шоттки, диод Шоттки, германиевый диод и кремниевый диод для малых сигналов, соответственно. Ток насыщения, IS, выводится из диодного уравнения, значения (V D , I D) на графике выше, и N=2 (n в диодном уравнении).

I D = I S (e V D /nV T — 1)

V T = 26 мВ (при температуре 25°C)

V D = 0,925 В (при 1 А на графике)

1 А = I S (e (0,925 В)/(2)(26 мВ) — 1)

Числовые значения IS=18.8n и N=2 приведены в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителя 1N4004, что значительно отличается. По умолчанию RS установлено в значение 0. Это будет оценено позже. N, IS и RS являются важными статическими параметрами по постоянному току.

Рашид в книге “SPICE for Power Electronics and Electric Power” предлагает, чтобы TT, t D , время перехода, было аппроксимировано из восстанавливаемого заряда Q RR , параметра из технического описания (в нашем случае недоступного) и I F , прямого тока.

I D = I S (e V D /nV T — 1) t D = Q RR /I F

Мы принимаем TT=0 из-за отсутствия Q RR . Хотя было бы разумно взять TT, как у аналогичного выпрямительного диода 10A04, 4. 32u. TT диода 1N3891 не подходит, так как выпрямителем с быстрым восстановлением. CJO, емкость перехода при нулевом смещении оценивается по графику зависимости C J от V R , который приведен выше. Емкость при ближайшем на графике к нулю напряжении составляет 30 пФ при 1 В. Если моделировать отклик на высокоскоростные переходы, как в импульсных источниках питания, то в модели должны быть учтены параметры TT и CJO.

Коэффициент плавности перехода M связан с профилем легирования перехода. Он не содержится в техническом описании устройств. Мы выбираем M = 0.333, что соответствует линейной плавности перехода. Мощные выпрямительные диоды в таблице выше используют более низкие значения M.

Мы берем значения по умолчанию для VJ и EG. Многие другие диоды используют VJ=0.6, что показано в таблице выше. Однако выпрямительный диод 10A04 использует значение по умолчанию, которое мы будем использовать для нашей модели 1N4004 (1N4001 тех. описание в таблице выше). Используйте значение по умолчанию EG=1. 11 для кремниевых и выпрямительных диодов. В таблице выше приведены значения для диодов Шоттки и германия. Возьмите XTI=3, стандартный температурный коэффициент IS для кремниевых устройств. Для XTI диодов Шоттки смотрите таблицу выше.

Выдержка из технического описания, показанная на рисунке выше, приводит I R = 5 мкА и V R = 400 В, соответствующие IBV=5u и BV=400, соответственно. Параметры SPICE модели 1n4004, полученные из технического описания, перечислены в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителя, указанной выше. BV необходим только в том случае, если моделирование производится при обратном напряжении, превышающем обратное напряжение пробоя диода, как в случае со стабилитронами. IBV, обратный ток пробоя, часто опускается, но может быть введен, если приведен и BV.

На рисунке ниже показана схема для сравнения модели производителя, модели, полученной из технического описания, и модели по умолчанию, использующей параметры по умолчанию. Для измерения токов через диоды необходимы три фиктивных источника 0 V. Источник 1 V изменяет своё выходное напряжение от 0 до 1,4 В с шагом 0,2 мВ. Смотрите инструкцию.DC в списке соединений в таблице ниже. DI1N4004 — это модель производителя, а Da1N4004 — модель, созданная нами.

Параметры списка соединений SPICE: (D1) DI1N4004 модель производителя, (D2) Da1N40004 модель, полученная из технического описания, (D3) модель по умолчанию:

*SPICE circuit from XCircuit v3.20 D1 1 5 DI1N4004 V1 5 0 0 D2 1 3 Da1N4004 V2 3 0 0 D3 1 4 Default V3 4 0 0 V4 1 0 1 .DC V4 0 1400mV 0.2m .model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=0 BV=400 IBV=5.00u CJO=30 +M=0.333 N=2.0 TT=0) .MODEL DI1N4004 D (IS=76.9n RS=42.0m BV=400 IBV=5.00u CJO=39.8p +M=0.333 N=1.45 TT=4.32u) .MODEL Default D .end

Мы сравниваем три модели на рисунке ниже и данные графиков в таблице ниже. VD — это напряжение, подаваемое на диод для сравнения токов модели производителя, нашей расчетной модели и модели диода по умолчанию. Последний столбец «1N4004 график» — это данные из вольт-амперной характеристики из технического описания, которая приведена на рисунке выше, и с которой наши результаты должны совпадать. Сравнение токов трех моделей с последним столбцом показывает, что модель по умолчанию хороша при низких токах; модель производителя хороша при больших токах; а наша рассчитанная по техническому описанию модель лучше всего при токах до 1 А. Точка на 1 А почти идеальна, поскольку расчет IS основан на напряжении диода при 1 А. Наша модель сильно завышает значения тока выше 1 А.

Сравнение модели производителя, модели, рассчитанной по техническому описанию и модели по умолчанию с вольт-амперной характеристикой диода 1N4004 из технического описания
Индекс VD Модель производителя Модель по тех. описанию Модель по умолчанию 1N4004 график
3500 7.000000e-01 1.612924e+00 1.416211e-02 5.674683e-03 0.01
4001 8.002000e-01 3.346832e+00 9.825960e-02 2. 731709e-01 0.13
4500 9.000000e-01 5.310740e+00 6.764928e-01 1.294824e+01 0.7
4625 9.250000e-01 5.823654e+00 1.096870e+00 3.404037e+01 1.0
5000 1.000000e-00 7.395953e+00 4.675526e+00 6.185078e+02 2.0
5500 1.100000e+00 9.548779e+00 3.231452e+01 2.954471e+04 3.3
6000 1.200000e+00 1.174489e+01 2.233392e+02 1.411283e+06 5.3
6500 1.300000e+00 1.397087e+01 1.543591e+03 6.741379e+07 8.0
7000 1.400000e+00 1.621861e+01 1.066840e+04 3.220203e+09 12.

Решение заключается в том, чтобы увеличить RS со значения по умолчанию, которое равно RS=0. Изменение RS от 0 до 8m в модели по техническому описанию приводит к тому, что кривая пересекает 10 А (здесь не показано) при том же напряжении, что и модель производителя. Увеличение RS до 28.6m смещает кривую дальше вправо, как показано на рисунке ниже. Это приводит к более точному соответствию нашей модели с графиком из технического описания (рисунок выше). В таблице ниже показано, что ток 1.224470e+01 А соответствует графику при 12 А. Однако ток при 0.925 В ухудшился с 1.096870e+00 до 7.318536e-01.

Второе испытание для улучшения рассчитаной по техническому описанию модели по сравнению с моделью производителя и моделью по умолчанию.model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=28.6m BV=400 IBV=5.00u CJO=30 +M=0.333 N=2.0 TT=0) Изменение инструкции RS=0 на RS=28.6m в модели Da1N4004 уменьшает ток при VD=1.4 В до 12.2 А
Индекс VD Модель производителя Модель по тех. описанию 1N4004 график
3505 7. 010000e-01 1.628276e+00 1.432463e-02 0.01
4000 8.000000e-01 3.343072e+00 9.297594e-02 0.13
4500 9.000000e-01 5.310740e+00 5.102139e-01 0.7
4625 9.250000e-01 5.823654e+00 7.318536e-01 1.0
5000 1.000000e-00 7.395953e+00 1.763520e+00 2.0
5500 1.100000e+00 9.548779e+00 3.848553e+00 3.3
6000 1.200000e+00 1.174489e+01 6.419621e+00 5.3
6500 1.300000e+00 1.397087e+01 9.254581e+00 8.0
7000 1.400000e+00 1.621861e+01 1.224470e+01 12.

Предлагаемое упражнение для читателя: уменьшить N так, чтобы ток при VD = 0,925 В был восстановлен до 1 А. Это может увеличить ток (12,2 А) при VD = 1,4 В, требуя увеличения RS для уменьшения тока до 12 А.

Стабилитрон. Существует два подхода к моделированию стабилитрона: установка в инструкции модели параметра BV на напряжение стабилитрона или моделирование стабилитрона с подсхемой, содержащей диодный фиксатор уровня, установленный на напряжение стабилитрона. Пример первого подхода устанавливает напряжение пробоя BV в значение 15 для модели стабилитрона 1n4469 на 15 В (IBV необязательно):

Model D1N4469 D (BV=15 IBV=17m)

Второй подход моделирует стабилитрон с подсхемой. Фиксатор уровня D1 и VZ на рисунке ниже моделируют напряжение обратного пробоя 15 В стабилитрона 1N4477A. Диод DR учитывает в подсхеме проводимость стабилитрона при прямом смещении.

Туннельный диод. Туннельный диод может быть смоделирован с помощью SPICE подсхемы и пары полевых (JFET) транзисторов.

Диод Ганна. Диод Ганна также может быть смоделирован парой полевых транзисторов.

Подведем итоги

  • Диоды описываются в SPICE с помощью инструкции компонента диода, относящейся к выражению.model . Инструкция.model содержит параметры, описывающие диод. Если параметры не указаны, модель использует значения по умолчанию.
  • Статические параметры по постоянному току включают в себя N, IS и RS. Параметры обратного пробоя: BV, IBV.
  • Для точного динамического моделирования требуются TT и CJO.
  • Рекомендуется использовать модели, предоставляемые производителем.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В начале выполнения работы была поставлена цель создать spice-модели компонентов для моделирования схемы в среде Altium Designer.

При моделировании необходима подробная документация на элемент, так как результат моделирования зависит параметров, которые задают свойства материалов.

На часть элементов указанной схемы есть готовые spice-модели, которые предоставляет разработчик компонентов. Для моделирования схемы были определены параметры полупроводниковых приборов, индуктивных элементов и некоторых цифровых компонентов.

Введение

1. Подготовка данных

1.2 Элементы

1.2.1 Резистор

1.2.2 Конденсатор

1.2.3 Индуктивность

1.2.4 Взаимная индуктивность

2. Определение параметров

2.1 Определение параметров диода.

2.2 Определение параметров транзистора.

2.3 Определение spice-модели цифровых компонентов.

Заключение

Литература

Приложение

Введение

До недавнего времени вычислительные методы крайне незначительно использовались для расчетов в процессе проектирования электронных схем. Квалифицированный инженер мог синтезировать простые схемы, пользуясь минимумом вычислений. Он, создавал макет электронной схемы, производил измерения, вносил изменения и в результате получал конечный вариант схемы.

За последнее время ситуация значительно изменилась. Персональные ЭВМ стали доступными, так что малые фирмы и даже индивидуальные пользователи могут себе позволить их иметь. Несомненно, что в этой связи вычислительные методы будут иметь все большее значение. Рассмотрев эту проблему под другим углом зрения, можно констатировать, что технический прогресс сделал возможным проектирование больших функциональных блоков, содержащих в одной схеме тысячи взаимосвязанных транзисторов. Очевидно что, разработка таких схем невозможна при экспериментальной отладке на макете. Кроме прогресса в развитии ЭВМ на все аспекты схемотехнического моделирования и проектирования сильное воздействие оказали четыре главных новшества в численных методах: операции с разреженными матрицами, линейные многошаговые методы решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, метод сопряженной модели для вычисления чувствительности и использование нелинейного программирования в задачах оптимизации.

В последнее время стало доступным большое количество систем схемотехнического моделирования, использующих одно или несколько из перечисленных новшеств. Большинство из них довольно дорогие и практически недоступны широкому пользователю в России, а студенческие версии либо сильно ограничены, либо требуют значительных ресурсов компьютера.

Одной из систем, позволяющих эффективно решать задачи схемотехнического моделирования, является система Spice (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), разработанная в Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley.

Эта система, предназначена для моделирования нелинейных электрических схем в статическом режиме (DC), временной (transient) и частотной областях (AC). Моделируемая схема может содержать резисторы, конденсаторы, индуктивности независимые источники напряжения и тока, пять типов зависимых источников, длинные линии, ключи и пять типов полупроводниковых приборов: диоды, биполярные транзисторы (BJT), полевые транзисторы (JFET), арсенид-галлиевые транзисторы (MESFET) и МОП-транзисторы (MOSFET).

Однако широкое использование системы Spice затруднено тем, что она создана для операционной системы UNIX, и не обладает, ставшим уже привычным для пользователя ОС Windows, графическим интерфейсом.

1. Подготовка данных

1.1 Подготовка исходных данных

spice модель полупроводниковый цифровой

Подготовка исходных данных для расчета производится в соответствии с описанием входного языка системы Spice. В системе схемотехнического моделирования Spice исходные данные для расчета делятся на три раздела:

а) Инструкции, описывающие топологию электрической схемы и значения элементов.

б) Инструкции, описывающие параметры моделей элементов схемы.

в) Инструкции, описывающие задание на расчет, включающие вид расчета и его параметры.

Первая инструкция в исходных данных является заголовком рассчитываемой схемы, а последняя инструкция — «.END» указывает на окончание описания схемы. Порядок следования инструкций в исходных данных произвольный, за исключением строк, являющихся продолжением инструкций, которые должны следовать строго за началом инструкции.

Инструкции, описывающие элементы схемы включают имя элемента, узлы схемы к которым он подключен и параметры, определяющие электрические характеристики элемента. Первая буква в имени элемента определяет его тип. Например, имена R1, ROUT, RSE в инструкциях, описывающих элементы, показывают, что эти инструкции описывают элементы типа резистор. Подробно инструкции, описывающие различные элементы схем будут приведены ниже.

Поля в инструкциях могут разделяться пробелами, знаком запятая «,», знаком равно «=» и левой «(» и правой «)» скобками. Инструкции могут записываться на нескольких строках. В этом случае в строке продолжения первым символом записывается знак «+». Нумерация узлов при описании топологии схемы осуществляется в произвольном порядке, однако узел «земля», относительно которого будут отсчитываться потенциалы остальных узлов, должен иметь номер «0». Каждый узел должен быть гальванически связан с «землей».

К основным видам расчета относятся:

а) расчет в статическом режиме (DC), т.е. определение напряжений, токов, мощностей в момент, когда все переходные процессы в схеме установились;

б) расчет переходных процессов (Transient), т. е. определение напряжений, токов, мощностей как функций времени в диапазоне от t = 0 до t = Ткон;

в) расчет частотных характеристик (AC), т.е. определение АЧХ, ФЧХ, ЛАЧХ в диапазоне частот от f = Fнач до f = Fкон. При этом схема моделируется в режиме малого сигнала.

Большую роль при выполнении подготовки исходных данных играет правильная постановка задачи расчета, которая отражает компромисс между желанием разработчика схемы и возможностями системы схемотехнического моделирования Spice.

1.2 Элементы

Система Spice может моделировать электрические схемы, содержащие резисторы, конденсаторы, индуктивности независимые источники напряжения и тока, пять типов зависимых источников, длинные линии, ключи и пять типов полупроводниковых приборов: диоды, биполярные транзисторы (BJT), полевые транзисторы (JFET), арсенид — галлиевые транзисторы (MESFET) и МОП — транзисторы (MOSFET).

1.2.1 Резистор

Инструкция для описания резистора:

RXXXXXXX N1 N2 VALUE

N1 и N2 — узлы включения резистора в схеме.

VALUE — сопротивление резистора в Омах, может быть как положительным, так и отрицательным, но не может быть нулевым.

1.2.2 Конденсатор

Инструкция для описания конденсатора:

CXXXXXXX N+ N- VALUE

N+ и N- положительный и отрицательный узлы включения конденсатора соответственно.

VALUE — емкость конденсатора в Фарадах.

IC — значение напряжения на конденсаторе (в Вольтах) в момент времени t=0, действует только если в инструкции TRAN установлен флаг UIC.

1.2.3 Индуктивность

Инструкция для описания индуктивности:

LYYYYYYY N+ N- VALUE

N+ и N- положительный и отрицательный узлы включения индуктивности соответственно.

VALUE — значение индуктивности в Генри.

IC — значение тока в индуктивности (в Амперах) в момент времени t=0, действует только если в инструкции TRAN установлен флаг UIC.

1.2.4 Взаимная индуктивность

Инструкция для описания взаимной индуктивности:

KXXXXXXX LYYYYYYY LZZZZZZZ VALUE

LYYYYYYY и LZZZZZZZ — имена взаимных индуктивностей.

VALUE коэффициент связи K, который может изменяться от 0 до 1.

1.2.5 Диод (Diode) и стабилитрон (Zener)

Формат схем МС

Атрибут PART:

Атрибут VALUE:

Атрибут MODEL: [имя модели]

Параметр Area задает коэффициент кратности для учета подключения нескольких параллельных диодов (параметры модели диода умножаются или делятся на эту величину). Параметр IC задает начальное напряжение на диоде Vd при расчете переходных процессов, если на панели Transient Analysis Limits выключена опция Operating Point. Включение ключевого слова OFF исключает диод из схемы при проведении первой итерации расчета режима по постоянному току.

Модель диода задается директивой MODEL 0[(параметры модели)]

Приведем пример модели диода Д104А: .model D104A D (IS=5.81Е-12 RS=8.1 N=1.15 TT=8.28NS CJO=41.2PF VJ=0.71 M=0.33 FC=0.5 EG=1.11 XTI=3)

Математическая модель диода задается параметрами, перечисленными в табл. 1.

Таблица 1. Параметры модели диода

Обозначение

Параметр

Значение по умолчанию

Единица измерения

Тип модели: 1 — SPICE2G, 2 — PSpice

Ток насыщения при температуре 27°С

Объемное сопротивление

Коэффициент эмиссии (неидеальности)

Параметр тока рекомбинации

Коэффициент эмиссии (неидеальности)для тока ISR

Предельный ток при высоком уровне инжекции

Время переноса заряда

Барьерная емкость при нулевом смещении

Контактная разность потенциалов

Коэффициент плавности p-n перехода (1/2 —для резкого, 1/3 — плавного)

Ширина запрещенной зоны

Коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода

Обратное напряжение пробоя (положительная величина)

Начальный ток пробоя, соответствующий напряжению BV (положительная величина)

Коэффициент неидеальности на участке пробоя

Начальный ток пробоя низкого уровня

Коэффициент неидеальности на участке пробоя низкого уровня

Температурный коэффициент тока насыщения IS

Линейный температурный коэффициент IKF

Линейный температурный коэффициент BV

Квадратичный температурный коэффициент BV

Линейный температурный коэффициент RS

Квадратичный температурный коэффициент RS

Коэффициент фликкер-шума

Показатель степени в формуле фликкер-шума

Сопротивление утечки перехода

Температура измерений

Абсолютная температура

Относительная температура

Разность между температурой диода и модели-прототипа

С уравнениями, по которым производится расчет при моделировании диодов и прочих полупроводниковых приборов при необходимости можно ознакомиться в .

Рис. 1. Окно задания параметров диода Рис. 2. Модель диода

Стабилитроны имеют ту же модель, что и диоды. При выборе стабилитрона необходимо обращать внимание на параметр модели BV — напряжение обратного пробоя, фактически оно же и является напряжением стабилизации при обратном включении диода. См. примеры моделирования схемные файлы DIODE & ZENER из каталога COMPONENTS\PASSIVE COMP.

Диоды выбираются с помощью следующих путей в меню COMPONENTS/Analog Primitives/Passive Components/Diode, COMPONENTS/Analog Library/DIODE (далее в подменю нужный тип диода). Стабилитроны — COMPONENTS/Analog Primitives/Passive Components/ZENER, COMPONENTS/Analog Library/Diode/ZENER.

2. Определение параметров

2.1 Определние параметров диода

Для определения параметров моделей диода было использовано САПР Microwave Office, так как в этой программе возможно определить наибольшее число параметров которые приведены на рисунке.

Рис 3. Параметры диода в MWO

Идентификация параметров происходит по справочным данным, которые предоставляет изготовитель в документации на элемент. Для моделирования необходимо построить схему снятия вольт-амперных характеристик и подключить к программе файл со справочными данными. На графике необходимо отобразить две характеристики для экспериментальной и подстраиваемой модели.

Рис4. Схема для снятия ВАХ диода

После оптимизации значения характеристик будут совпадать и программа определит искомые параметры элемента.

Рис. 5. ВАХ диода после подстройки значений

В формате spice модель диода выглядит следующим образом:

Model 2D803AC9 D (Is=0.00417320696989924m Rs=0.00970840355989861 N=3.36233928910005 Xti=0.149201186151771 Bv=93454.467891107 Ibv=0.291430890691074m

Cjo=125792976.565639p M=0.0623015057189436 Fc=0.0634667940847039)

2.2 Определение параметров транзистора

Для расчета параметров моделей полупроводниковых компонентов, а также магнитных сердечников, можно воспользоваться программой Model в среде MicroCap. На рисунке представлен интерфейс программы.

Рис 6. Интерфейс программы Model

В отличие от предыдущего случая, здесь не надо производить процесс подстройки, но для более точной модели придется задать больше справочных данных. После идентификации данных в программе строится график и определяются spice-параметры модели. Таким образом были получены модели транзисторов, которые необходимы для моделирования схемы. Для транзистора 2T3117A представлена spice-модель

MODEL 2T3117A NPN (IS=501.657F

BF=282.144 NF=1.16176 VAF=100

IKF=1.05431 ISE=20.5297F

NE=1.36131 BR=2 IKR=988.851

ISC=1.181988E-017 RE=543.714M

RC=1.00912U CJE=39.2628P

VJE=700M MJE=499.227M

CJC=31.2633P VJC=699.997M

MJC=499.832M TF=493.812P

XTF=499.971M VTF=10

ITF=9.69242M TR=176.624N)

2.3 Определение spice-модели цифровых компонентов

Модель цифрового компонента состоит из двух частей: интерфейсной модели (I/O model) и временной модели (timing model). Временная модель определяет задержки распространения цифровых состояний и ограничения снизу на длительности действия цифровых сигналов. Интерфейсная модель определяет сопротивления, эквивалентные схемы и времена переключения аналого-цифрового интерфейса. На рисунке представлена структура компонента 7410 (3ИНЕ)

Рис. 7. Структура компонента 7410

Для моделирования схемы необходимо создать модель на цифровой компонент, который содержит шесть триггеров Шмитта-инверторов. Для этого примера существуют стандартные временная и интерфейсная модели. Для создания подсхемы необходимо добавить шесть триггеров, задать землю и питание компонента, правильно указать все выводы микросхемы. Текст подсхемы в формате Spice приведён ниже.

Рис 8. Микросхема 1594тл2т

SUBCKT SCHMITT A1 Y1 A2 Y2 A3 Y3 DGND Y4 A4 Y5 A5 Y6 A6 DPWR

Optional: DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGND

Params: MNTYMXDLY=0 IO_LEVEL=0

U1 inv DPWR DGND

U2 inv DPWR DGND

DLY_14 IO_STD_ST MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} IO_LEVEL={IO_LEVEL}

U3 inv DPWR DGND

DLY_14 IO_STD_ST MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} IO_LEVEL={IO_LEVEL}

U4 inv DPWR DGND

DLY_14 IO_STD_ST MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} IO_LEVEL={IO_LEVEL}

U5 inv DPWR DGND

DLY_14 IO_STD_ST MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} IO_LEVEL={IO_LEVEL}

U6 inv DPWR DGND

DLY_14 IO_STD_ST MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} IO_LEVEL={IO_LEVEL}

Model DLY_14 ugate (tplhTY=15ns tplhMX=22ns tphlTY=15ns tphlMX=22ns)

Model IO_STD_ST uio (

DRVH=130 DRVL=130

ATOD1=»ATOD_STD_ST» ATOD2=»ATOD_STD_ST»

ATOD3=»ATOD_STD_ST» ATOD4=»ATOD_STD_ST»

DTOA1=»DTOA_STD» DTOA2=»DTOA_STD»

DTOA3=»DTOA_STD» DTOA4=»DTOA_STD»

TSWHL1=3. 310ns TSWHL2=3.310ns

TSWHL3=3.310ns TSWHL4=3.310ns

TSWLh2=2.115ns TSWLh3=2.115ns

TSWLh4=2.115ns TSWLh5=2.115ns

DIGPOWER=»DIGIFPWR»)

Заключение

В результате работы были созданы библиотеки компонентов в САПР Altium Designer для моделирования схемы усилителя. Компоненты схемы описываются с помощью моделей, составленных на языке Spice. Сложность моделирования заключается в том, что при создании моделей необходимо учитывать большое количество параметров, которые известны только изготовителю компонента. Поэтому при создании требуется подробная документация на элемент. Также результат моделирования зависит от выбора метода расчета. В результате работы параметры моделей были определены через дополнительные программные пакеты. Результат работы будет известен после процесса моделирования.

Литература

1. В.В. Фриск. Основы теории цепей. Использование макета Microwave Office для моделирования электрических цепей на персональном компьютере.

2. М.А. Амелина, С.А. Амелин. Программа схемотехнического моделирования MicroCAP. Версии 9, 10.

3. С.Р. Тумаковский. Spice — первое знакомство.

Приложение

Научно-технические достижения последних лет прямо или косвенно связаны с успехами полупроводниковой промышленности.

На протяжении двух последних десятилетий возможности моделирования постоянно отставали от темпов развития технологии и растущих потребностей полупроводниковой промышленности.

Появление новых моделей порождало новые проблемы верификации, достоверности, точности, стандартизации, обучения.

Качество технологии проектирования характеризуется количеством циклов устранения ошибок, допущенных при проектировании, процентом параметрического брака в изготовленных изделиях, размером кристалла, техническими параметрами изделия. Требования к качеству проектирования постоянно возрастают. Это вызвано не только естественными требованиями рыночной конкуренции, но также применением полупроводников в областях, связанных с жизнеобеспечением человека, с искусственными органами, с космической и военной техникой.

Одновременно с проблемой достоверности моделей существует проблема быстродействия средств моделирования, которая приводит к необходимости использовать предельно упрощенные модели транзисторов и приближенные методы моделирования электронных цепей. Используемые в настоящее время модели и методы рождены в результате борьбы противоречий между их точностью, достоверностью и вычислительной эффективностью.

Для получения экономичной компактной модели используют упрощающие допущения, которые неизбежно приводят к потере достоверности моделирования и возрастанию неопределенности в знании области ее допустимого применения.

Максимальной точностью и достоверностью обладают классические программы схемотехнического моделирования (SPICE-подобные программы), которые основаны на машинном составлении системы обыкновенных дифференциальных уравнений электрической цепи и их решении без применения упрощающих предположений. В них используются численные методы Рунге-Кутта или метод Гира для интегрирования системы дифференциальных уравнений, метод Ньютона-Рафсона для линеаризации системы нелинейных алгебраических уравнений и метод Гаусса или LU-разложение для решения системы линейных алгебраических уравнений. Модификации этих методов направлены на улучшение сходимости или вычислительной эффективности без упрощения исходной задачи.

Для увеличения скорости моделирования SPICE-подобных программ при минимальном снижении достоверности используются методы, которые первоначально были разработаны для логического моделирования (методы ускоренного моделирования, «fast-SPICE simulation»). К ним относится моделирование только активной части цепи, т.е. путей распространения сигнала, учет временной неактивности (латентности) подсхем, применение табличных моделей активных элементов, применение различного временного шага и различных численных методов для разных подсхем, применение макромоделей и сочетание различных методов моделирования на разных уровнях иерархии проекта СБИС (гибридное электро-логическое моделирование), моделирование на дискретной сетке переменных, применение кусочно-линейных моделей элементов, экспоненциальная подгонка, учет изоморфизма подсхем и др.

Сочетание указанных приемов позволяет увеличить скорость моделирования в 10-100 раз и во столько же раз увеличить предельную размерность моделируемой цепи. Главной характеристикой таких программ является предельный размер электрической цепи, которую они позволяют моделировать за приемлемое время.

Фундаментальной причиной снижения достоверности при использовании методов ускоренного моделирования является то, что для получения достоверных критериев упрощения исходной задачи нужно сначала получить ее точное решение. В описанных же случаях такого решения априори нет. То есть все величины, на основании которых принимается решение о латентности, наступлении события или шаге сетки, и т.п., являются исходно неточными. По этой причине наряду с понятием точности при описании свойств программ моделирования используют понятие достоверности. Достоверность понимают как вероятность того, что результат моделирования имеет ожидаемую точность. Достоверность в данном случае не связана со стохастической природой объекта исследования.

Несмотря на то, что SPICE-подобные системы моделирования имеют наибольшую точность, потребность в ее дальнейшем увеличении существует с момента создания программы SPICE и до наших дней.

Большинство программ моделирования основаны на алгоритмах и даже используют исходные тексты программы SPICE-2G6 Калифорнийского университета в Беркли и имеют сохранившийся с тех пор и ставший стандартом де-факто входной язык описания схем. Отсюда и произошел термин «SPICE-подобные» средства схемотехнического моделирования, который применяется в тех случаях, когда необходимо подчеркнуть, что в программе не используются упрощающие предположения, снижающие достоверность результата, как, например, в системах «ускоренного» моделирования.

Все коммерческие программы находятся в состоянии непрерывной модернизации и адаптации к нуждам клиентов, поэтому их характеристики изменяются постоянно, хотя по существу различаются незначительно. Основное различие состоит в доверии к качеству продукта и в качестве технической поддержки. Наиболее распространенными средствами точного (SPICE-подобного) моделирования являются программы Eldo фирмы Mentor Graphics, HSPICE фирмы Synopsys, Inc., SmartSpice (Silvaco International), Spectre и PSpice (Cadence Design Systems).

Существует также множество других программ моделирования, с менее известными брендами: SEQUEL (Indian Institute of Technology), AIM-Spice (AIM-Software), DrSpice (Deutsch Research), Ngspice (ngspice.sourceforge.net), AVOSpice (AVOCAD), LTspice (Linear Technology), WinSpice (www.winspice.com), mentalSPICE (www.mental.com), IsSpice из пакета ICAP (Intusoft), CircuitMaker (Protel International) и др.

В SPICE-подобных средствах моделирования сохраняются те же численные методы, что и в оригинальной программе SPICE. Модификации делаются, в основном, для расширения области сходимости. Улучшение быстродействия и предельной размерности цепи достигается за счет более эффективного использования памяти, оптимизации кода, применения методов декомпозиции (моделирования по частям), многопотокового исполнения программы на многоядерных процессорах и многопроцессорных компьютерах, за счет учета разреженности матриц, оптимального вычисления токов сложных моделей транзисторов, которое занимает до 80% по данным Cadence (www. cadence.com) и до 30% по данным от общего времени моделирования. Используют также группирование цепей в сильно связанные, которые решаются методом Ньютона-Рафсона и слабосвязанные, которые решаются методом «одношаговой релаксации» (www.mentorg.com).

Перечисленные приемы позволяют уменьшить время моделирования до 10 раз по сравнению с оригинальной программой SPICE и увеличить предельную размерность моделируемой цепи до нескольких сотен тысяч транзисторов для 32-битных процессоров и до нескольких миллионов транзисторов для 64-битных. Дополнительное ускорение моделирования можно получить на многопроцессорных компьютерах.

Отдельную задачу при топологических нормах менее 0,1 мкм и частотах выше 1 ГГц представляет моделирование длинных линий передачи, когда их невозможно заменить сосредоточенной RC-цепью. Распределенные линии передачи описываются системой линейных уравнений с S-параметрами.

В связи с тем, что для моделирования радиочастотных цепей используются методы, существенно отличающиеся от методов классической программы SPICE (метод пристрелки и метод гармонического баланса), такие программы представляют собой отдельные коммерческие продукты (SmartSpice RF, HSpice RF и др. ).

Возникшая около 10 лет назад технология микроэлектромеханических систем (MEMS) побудила многие компании включить в SPICE-подобные программы средства моделирования и этих систем. Такие программы позволяют анализировать проект, содержащий одновременно электрические, механические и гидравлические элементы, а также блоки систем автоматического управления.

Программы для проектирования СБИС традиционно использовались на рабочих станциях Sun или HP, однако в последние годы большинство фирм быстро адаптировали свои программные средства к IBM PC-совместимым компьютерам, которые функционируют под ОС Windows, Linux и Solaris.

Программы схемотехнического моделирования могут использоваться совместно с программами моделирования тепловых процессов, с программами приборно-технологического моделирования, с программами моделирования систем (например Simulink из пакета MATLAB) и с реальными компонентами систем и цепей. Такая связь выполняется с помощью итерационных алгоритмов сшивания решений, полученных в разнородных программно-технических системах.

Программы схемотехнического моделирования используют языки описания схемы SPICE, HSpice, AHDL, VHDL-AMS, Verilog-A и Verilog-AMS. Однако конечный пользователь чаще применяет графический ввод электрической схемы, не требующий обращения к символьным языкам.

Следует подчеркнуть, что многие фирмы скрывают суть используемых алгоритмов и не приводят методику оценки погрешности моделирования, ограничиваясь декларацией коммерчески привлекательных показателей. Однако отсутствие критики увеличивает непредсказуемость результата и, фактически, достоверность моделирования определяется не техническими свойствами программы, а доверием к фирме, ее репутацией, историей, авторитетом команды разработчиков. В этом отношении важны попытки разработать стандарты для оценки качества моделирующих средств, которые, однако, сталкиваются с проблемами быстрого старения стандартов по сравнению с процессами адаптации программ к бурно растущим потребностям рынка САПР.

Моделирование тепловых процессов

Тепловые процессы обычно моделируются с использованием их подобия электрическим процессам . Для этого уравнение теплопроводности преобразуют в дискретную форму методом конечных разностей или конечных элементов, затем, используя теорию подобия , составляют эквивалентную электрическую цепь и моделируют ее с помощью SPICE-подобной программы.

Однако такой способ моделирования требует достаточно больших вычислительных ресурсов и поэтому не всегда может быть использован в составе САПР. Для схемотехнического моделирования с учетом разогрева элементов электрической цепи используют упрощенные электротепловые модели, состоящие из обычной компактной модели и тепловой модели (например, в виде RC-цепи), приближенно отражающей динамику изменения температуры транзистора . В результате электрического моделирования становятся известными токи и напряжения электрической цепи, которые позволяют вычислить мощность (Pi и Р2 на рис. 2.45), выделяемую транзисторами, которая является входной величиной тепловой модели (рис. 2.45 б). С помощью тепловой модели рассчитывается значение температуры (Фй и Ф

При совместном моделировании динамики тепловых и электрических процессов возникает проблема жесткости, связанная с большим (на несколько порядков) различием постоянных времени электрической и тепловой цепи . Второй проблемой является обеспечение сходимости итерационного процесса .

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Понятие моделей источников цифровых сигналов. Программы схемотехнического моделирования цифровых устройств. Настройка параметров моделирования. Определение максимального быстродействия. Модели цифровых компонентов, основные методы их разработки.

    курсовая работа , добавлен 12.11.2014

    Характеристика основных компонентов для исследования цифровых схем. Порядок работы с системой моделирования. Особенности структуры компонентов моделирования цифровых схем, исследование платы на безопасность, разработка интерфейсной части и алгоритмов.

    курсовая работа , добавлен 12.07.2013

    Технические характеристики цифрового компаратора. Описание цифровых и аналоговых компонентов: микросхем, датчиков, индикаторов, активных компонентов, их условные обозначения и принцип работы. Алгоритм работы устройства, структурная и принципиальная схемы.

    курсовая работа , добавлен 29.04.2014

    Приближенный расчёт электрических параметров двухвходовой КМОП-схемы дешифратора. Определение значений компонентов топологического чертежа схемы. Проведение схемотехнического анализа с помощью программы T-Spice, с соблюдением заданных технических условий.

    курсовая работа , добавлен 01.07.2013

    Технология сквозного проектирования. Разработка принципиальной электронной схемы устройства. Обоснование выбора цифровых электронных компонентов. Трёхмерное моделирование: разработка модели корпуса, 3D-печать. Разработка программы микроконтроллера.

    дипломная работа , добавлен 22.08.2017

    Технологический маршрут производства полупроводниковых компонентов. Изготовление полупроводниковых пластин. Установка кристаллов в кристаллодержатели. Сборка и герметизация полупроводниковых приборов. Проверка качества и электрических характеристик.

    курсовая работа , добавлен 24.11.2013

    Классификация цифровых приборов. Модели цифровых сигналов. Методы амплитудной, фазовой и частотной модуляции. Методика измерения характеристики преобразования АЦП. Синтез структурной, функциональной и принципиальной схемы генератора тестовых сигналов.

    дипломная работа , добавлен 19.01.2013

    Краткое описание РЭС. Создание файла принципиальной электрической схемы. Проектирование библиотеки элементов. Формирование 3D-модели ПП и Gerber-файлов. Создание печатной платы. Проверка правильности электрических соединений. Компиляция проекта.

    курсовая работа , добавлен 17.05.2014

    Разработка системы загрузки компонентов бетонной смеси, которая обеспечивает автоматическую подачу сигнала при загрузке компонентов и подачу компонентов бетонной смеси в заданном порядке. Описание контактной и бесконтактной схем. Расчет блока питания.

    курсовая работа , добавлен 28.12.2014

    Области применения измерительных процедур. Измерение ошибок в системах связи, на аналоговых и цифровых интерфейсах. Инсталляция s-соединений с базовой скоростью. Настройка компонентов синхронных систем. Тестирование сигнализации и коммуникационных путей.

Язык и система SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) были созданы более двадцати лет назад в Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley. Язык предназначен для описания электрических цепей разной сложности, и он используется для расчета схем во временной и частотной областях, а также в статическом режиме. Эти типы расчетов используются в инженерной практике наиболее часто. При проведении моделирования все элементы схемы заменяются их математическими моделями. Таким образом, SPICE-модели являются полными.

Язык SPICE и системы на его основе используются во многих САПР; существуют разные их модификации. Например, в системе OrCAD 9.2 используется программа PSPICE. Заметим, что в системе OrCAD предусмотрен расчет логических устройств на основе булевой алгебры. Помимо PSPICE существуют и другие программы WinSPICE (некоммерческая программа, распространяется свободно), HSPICE, XSPICE и др. Языки, используемые во всех системах, имеют незначительные отличия и дополнения по сравнению с изначальной версией SPICE.

Язык SPICE может быть использован для моделирования цифровых узлов с использованием только электрических сигналов. Это подразумевает использование полных SPICE-моделей микросхем. Основная сложность, возникающая при полном моделировании внутренней электрической схемы микросхемы при автоматизированном проектировании, связана с размерностью вычислительной задачи и высоким порядком систем уравнений, описывающих цифровой узел. Уже для микросхем средней степени интеграции объем вычислений становится неоправданно большим.

Одним из методов, позволяющих существенно сократить размерность задачи, является использование макромоделей. Однако их удается построить только для очень ограниченного класса цифровых элементов — триггеров и логических элементов.

Еще одной трудностью, возникающей на пути полного схемотехнического моделирования цифрового узла на основе SPICE-моделей составляющих его элементов, является отсутствие в свободном доступе принципиальных электрических схем, тем более с номиналами пассивных и характеристиками активных элементов. Напротив, большинство крупных фирм старается сохранить эту информацию в тайне (особенно для новых разработок) В технической документации на микросхемы они лишь иногда приводят структурную схему, которая не дает практически ничего для составления SPICE-моделей.

Поэтому в настоящее время производители микросхем практически прекратили распространение их SPICE-моделей. Все большее развитие получает новый подход к моделированию микросхемы, основанный на IBIS-описании.

По мере освоения LТspice и усложнения моделируемых схем нередко возникает необходимость представить уже отработанные узлы в виде нового компонента. LTspice дает такую возможность через создание символа компонента и Spice-файла к нему. Однако сам процесс преобразования схемной модели в символ в Help и в его русскоязычных переводах описан весьма скудно и даже малопонятно. Немудрено, что у начинающих возникает вопрос – “куда же лошадь запрягать?” Надеюсь, что это сообщение окажется неплохим дополнением ко второму видеоуроку по LTspice и будет полезным для изучающих этот симулятор самостоятельно.
1.1 О модели идеального трансформатора
Итак, давайте посмотрим, как создается новый компонент на примере создания символа идеального трехобмоточного трансформатора. Хочу сразу пояснить, почему для примера выбран именно идеальный трехобмоточный трансформатор. Дело в том, что в штатной папке sym, из которой производится вызов компонентов для включения в моделируемую схему, этот примитив (символ) отсутствует. Help LTspice в случае такой необходимости предлагает воспользоваться моделью линейного (неидеального) трансформатора в виде набора взаимно связанных индуктивностей с коэффициентом связи единица. Справедливости ради надо отметить, что в папке «Educational» из каталога «examples» можно найти файл IdealTransformer.asc, в котором представлена модель двухобмоточного идеального трансформатора с использованием 4-х источников тока, управляемых напряжением, (ИТУН или G в Spice-терминологии). Но модель эта выглядит достаточно громоздкой и, кроме того, не доведена до уровня символа.

В то же время известны более компактные Spice-модели идеальных трансформаторов, одна из которых описана в статье L. G. Meares и Charles E. Hymowitz «SPICE Models For Power Electronics» (Spice-модели для силовой электроники)
www.intusoft.com/articles/satcore.pdf
Перепев этой модели, доведенный до уровня символ, под тем же названием, что и у авторов статьи, но с небольшими непринципиальными изменениями можно найти в громадном архиве LTspiceIV.zip, упоминавшемся в видеоуроке bsvi (файлы XFMR1.asy и XFMR2.asy, SUBCKT к ним в файле Sborka.lib).Именно эту модель возьмем в качестве прототипа для наших дальнейших изысков. Но при этом учтем одно интересное замечание из Help LtspiceIV:
«It is better to use a G source shunted with a resistance to approximate an E source than to use an E source. A voltage controlled current source shunted with a resistance will compute faster and cause fewer convergence problems than a voltage controlled voltage source. Also, the resultant nonzero output impedance is more representative of a practical circuit.»
В переводе это звучит так:
«Лучше использовать G-источник (ИТУН), шунтированный сопротивлением, чтобы аппроксимировать Е-источник (ИНУН — источник напряжения, управляемый напряжением), чем использовать просто Е-источник. Источник тока, управляемый напряжением, шунтированный сопротивлением, считается быстрее и вызывает меньше проблем со сходимостью, чем источник напряжения, управляемый напряжением. Кроме того, получаемые результаты благодаря ненулевому импедансу в большей степени репрезентативны по отношению к реальным цепям».
Обратимся теперь к базовой модели идеального двухобмоточного трансформатора из статьи L.G. Meares и Charles E. Hymowitz,

Рис.1 Модель идеального трансформатора, предложенная Кристофером Бассо
Мы видим, что входное напряжение первичной обмотки (порты 1 и 2) в качестве управляющего поступает на источник напряжения Е. Его выходное напряжение через источник напряжения с нулевым выходом VM поступает на порты 3, 4 и используется как напряжение вторичной обмотки. Источник VM используется как датчик тока для источника тока F, управляемого током. Напряжение, получаемое на резисторе RP от протекания тока источника F, воспроизводит ЕДС самоиндукции первичной обмотки. Резистор RS создает ненулевое выходное сопротивление цепи вторичной обмотки. Оба этих резистора RP и RS служат для устранения сингулярности матрицы, описывающей схему. Коэффициент трансформации задается параметром Ratio, равным отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Листинг модели (Netlist в терминах LTspice) показан в левой части рисунка. Заметим, что входное напряжение может подаваться на любую пару портов, относящихся к одной обмотке. По этой причине, что считать первичной обмоткой, а что вторичной, не имеет принципиального значения. Важно лишь правильно задавать параметр Ratio. Модели многообмоточных трансформаторов создаются путем параллельного включения первичных обмоток нескольких двухобмоточных трансформаторов. Пример построения трехобмоточного трансформатора показан на следующем рис.2:


Рис. 2 Трехобмоточный идеальный трансформатор по модели К. Бассо

1.2 Варианты реализации символа нового компонента
В LTspice заложена возможность представить в виде символа некий функционально законченный узел в общей схеме сложного радиоэлектронного устройства в трех ипостасях:

1) Как низкоуровневую часть иерархической схемы более высокого уровня.
В обычной инженерной практике такое иерархическое дробление сложного устройства на блоки, субблоки, модули и пр. встречается сплошь и рядом.
2) Как примитив с наперед заданными и неизменяемыми свойствами.
В этом смысле созданный символ подобен полупроводниковому прибору или микросхеме.
Никаких изменений в таком примитиве (символе) непосредственно из моделируемой схемы более высокого уровня произвести нельзя. Такое представление имеет смысл в случае многократного повторения данного узла в общей схеме и полной уверенности в отсутствии необходимости каких-либо подстроек.

3) Как примитив (символ) с возможным изменением отдельных параметров непосредственно из моделируемой схемы.

Рассмотрим вначале, как создается модель нашего идеального трехобмоточного трансформатора в случае его использования в качестве элемента схемы более высокого уровня, то есть при иерархическом построении моделируемой схемы. Нашу модель мы будем строить из штатных примитивов LTspice.

1.
3 Электрическая схема нового компонентаРазработка модели начинается с электрической схемы функционального узла. Для начала определимся с размещением наших наработок в программе LTspice. Создадим в каталоге LTspiceIV новую папку. Назовем ее My Projects. На мониторе компьютера это выглядит примерно так:


В этой папке будем хранить наши рабочие файлы.
Открываем окно New Schematic (новая схема) в LTspice и рисуем схему нашей модели

Рис. 3 Электрическая схема модели идеального трехобмоточного трансформатора
Сохраним ее в папке My Proects под именем Ideal_Trans3.asc.

1.4 Редактирование компонентов электрической схемы
Приведенная схема требует некоторых пояснений и дополнительной работы. Во первых требуется отредактировать атрибуты компонентов. Для этого наводим курсор на компонент, подлежащий редактированию. Далее щелчком правой кнопки мыши открываем диалог «Component Attribute Editor». В нашем случае требуется отредактировать атрибуты компонентов F1, G1, V1, F2, G2, V2. Кроме того должны быть указаны величины сопротивления резисторов R1, R2, R3, что делается с помощью специализированного редактора резисторов. В качестве средства задания значения атрибутов компонентов схемы также используется Spice-директива
.Params Ratio1=*** Ratio2=***.
Могут быть заданы любые положительные значения Ratio. Индекс 1 относится к верхнему выходу, имеющему порты «c» и «d», индекс 2 — к нижнему с портами «е» и «f».
Во вторых следует учитывать некоторые особенности программы LTspice. Так, для ИТУТ F в атрибуте Value должно присутствовать ключевое слово Gain. При использовании символа двунаправленного порта bi-direct следует помнить, что этот шестиугольный символ имеет только один активный угол, дающий электрическое соединение. Именно к нему должен подводиться проводник от внешнего компонента, используемого, например, при тестировании схемы функционально законченного узла. Аналогичным образом следует поступать с проводниками, идущими из самого функционального узла. Выводы схемы, предполагаемой для преобразования в символ, более различимы, если им присваивать буквенные обозначения. Как выглядят результаты редактирования атрибутов создаваемого символа можно видеть на следующих рисунках:

Рис. 4 Параметры компонентов модели идеального трехобмоточного трансформатора
Обратите внимание, что в значениях атрибута Value источников G1 и G2 фигурирует коэффициент 1е6. Это масштабный множитель, который вводится для учета величины сопротивления шунтирующих резисторов R1 и R2 равного 1 мкОм.
1.5 Тестирование электрической схемы нового компонента
Создав схему будущего символа, протестируем ее. Для этого дорисовываем в поле рабочего чертежа источник тестового сигнала, элементы, имитирующие нагрузку, необходимые связи и запускаем анализ переходных процессов Tran. О правильности созданной модели трехобмоточного трансформатора судим по отображению входных и выходных сигналов в окне анализа переходных процессов. Пример схемы тестирования модели и получаемые результаты теста показаны на следующем рисунке:


Рис. 5 Схема тестирования модели идеального трехобмоточного трансформатора и результаты теста

1.6 Создание библиотечного файла модели нового компонента
Убедившись в работоспособности модели, создаем ее библиотечный файл. Для этого удаляем из файла Ideal_Trans3.asc все дополнительные элементы, введенные для тестирования. Далее командной линией View->SPICE Netlist открываем содержимое списка соединений, т.е. Netlist. Нажатием на правую кнопку и перемещением курсора выделяем весь текст. При повторном нажатии на правую кнопку получаем предложение отредактировать выделение как самостоятельный листинг (Independent Netlist) или сгенерировать расходный листинг (Generate Expended Listing).


Рис. 6 Выделение Netlist для преобразования в файл Ideal_Trans3.cir
Выбираем первое и после нажатия на правую кнопку мыши открывается окно «Save as» с предложением сохранить текстовку как файл с расширением.cir в нашей папке «My projects». Нажимаем «Сохранить» и получаем файл Ideal_Trans3. cir. Однако этот файл еще не пригоден для непосредственного использования и требует дополнительного редактирования. Для этого открываем его в программе LTspice, делаем выделение и копируем в «Блокнот». Удаляем первую строку и вместо нее вставляем:
.subckt Ideal_Trans3 a b c d e f
Удаляем предпоследнюю строку. Последнюю строку записываем так:
.ends Ideal_Trans3
После этого сохраняем файл как библиотечный под именем Ideal_Trans3.lib в папке «My Projects». На этом работа с листингом заканчивается.

1.7 Создание условного графического изображения символа
Далее приступаем к созданию графического изображения символа идеального трехобмоточного трансформатора. Тут возможны два варианта действий:
1) Использовать саму программу LTspice для генерации символа. Работает линия команд
«Hierarhy -> Open this Sheet»s Symbol» (то есть «Иерархия -> Открыть символ этой страницы») и так как символа еще нет, то последует предложение автоматически сгенерировать его. Согласившись, получим весьма неинтересный символ в виде продолговатого прямоугольника с шестью контактами. Его можно немного скорректировать для приведения к более удобному виду.

2) Самостоятельно нарисовать мнемонически более содержательный образ нового компонента, отвечающий привычному его изображению.

Пойдем по второму варианту. Открываем окно создания нового символа с помощью линии команд «File -> New Symbol». Далее используя меню «Draw», рисуем устраивающий нас символ. Ниже показан пример заготовки для создания символа идеального трехобмоточного трансформатора:


Рис. 7 Заготовка символа идеального трехобмоточного трансформатора
На рисунке мы видим некое подобие условного обозначения трансформатора, обрамляющий его прямоугольник, значки выводных контактов, а также множество красных кружочков. Это так называемые анкерные точки для создания дуг окружностей, изображающих обмотки, а также для привязки прямых линий и условных знаков из доступного алфавита. Наиболее трудоемким является рисование дуг. Ниже показан порядок нанесения анкерных точек для дуг, обращенных выпуклостью вверх или вниз,:


Рис. 8 Последовательность установки анкерных точек при рисовании дуг
При нанесении дуг для получения качественного рисунка необходимо следить за координатами анкерных точек, которые отображаются в нижнем левом углу поля чертежа. Все координаты должны иметь значение, кратное 8. Закончив работу по созданию заготовки символа, помещаем его под именем Ideal_Trans3.asy во вновь создаваемую папку «Trans», которая должна быть размещена в каталоге «sym» программы LTspice. Это даст нам возможность вызывать создаваемую модель в разрабатываемую схему через нажатие на кнопку «Component» точно также как и для прочих компонентов.



© 2022, leally.ru — Твой гид в мире компьютера и интернета

Модель

SPICE <Что такое SPICE?> | Основы электроники

SPICE — это программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое имитирует условия работы аналоговых схем. Это сокращение от «Программа моделирования с акцентом на интегральные схемы».

История SPICE

Разработанная Калифорнийским университетом в Беркли в 1973 году, SPICE претерпела изменения, как показано в таблице ниже, чтобы достичь своего нынешнего формата.

Первая версия SPICE1 была написана на FORTRAN.

Самый популярный симулятор SPICE основан на SPICE2G.6 и написано в C.

года
Язык 1973 Spice Fortran
1975 Spice 2 Fortran
1981 SPICE 2G.6 FORTRAN
1985 SPICE 3 C

FORTRAN — язык процедурного программирования, разработанный для научных вычислений.

Облегчает оптимизацию параллельных вычислительных операций для достижения более высокой скорости обработки.

В это время программы выполнялись на больших компьютерах (мейнфреймах).

Что можно сделать со SPICE?

В частности, это программа моделирования цепей общего назначения, которая обеспечивает линейный анализ переменного тока, нелинейный анализ переходных процессов и нелинейный анализ постоянного тока.

Анализ выполняется путем решения комбинаций теоретических и экспериментальных (модель устройства) уравнений, описывающих поведение элементов на основе законов тока и напряжения Киркгофа, с использованием модифицированного анализа узловых точек.

Модель устройства

Модель устройства представляет собой аналитическое выражение, разработанное на основе теоретических и экспериментальных исследований.

Элементы и устройства могут быть смоделированы:

    • Пассивные компоненты (например, резисторы, конденсаторы, индукторы)
    • Активные устройства (например, диоды, биполярные транзисторы, MOSFETS)
    • Линии передачи
    • Источники электроэнергии

    методы:

    • Переходный процесс
    • Постоянный ток
    • Слабый сигнал переменного тока
    • Шум

    До SPICE проектирование ИС выполнялось полностью вручную.

    Однако переход к проектированию электронных схем после появления компьютеров в сочетании с увеличением числа элементов, которые могут быть включены в ИС, заложил основу для SPICE.

    Это стало возможным благодаря достижениям в технологии производства.

    Между прочим, PSpice ® от Cadence Design Systems — это первый симулятор, который можно запускать на ПК, что позволяет отказаться от мейнфрейма.

    Хотя изначально он был разработан как симулятор электронных схем, теперь он стал важным инструментом для проектирования плат, которые передают электрические сигналы и требуют аналоговых элементов, использующих высокоскоростную работу ЦП.

    • Проектирование электронной платы (PSpice)
    • Проектирование/проверка печатных плат (IBIS)

    Отображение схемы в модели SPICE | ОРЕЛ

    Добро пожаловать в нашу серию симуляторов SPICE, часть 5! Мы завершили полный обзор новых функций SPICE в Autodesk EAGLE 8.4. Но подождите, вы можете спросить, как я могу смоделировать все мои существующие проекты? Есть еще чему поучиться. В этом блоге мы рассмотрим, как преобразовать текущую схему в схему, совместимую со SPICE.

    Пример проекта

    У нас есть еще один пример проекта, созданный специально для преобразования схемы, отличной от SPICE. Давайте откроем это сейчас. Найдите папку проекта convert в каталоге Projects » ngspice на панели управления Autodesk EAGLE . Откройте spiceconvert.sch .

    Это простая схема, но она хорошо служит нашей цели. Ни одна из частей на этой схеме на данный момент не совместима со SPICE.Если вы нажмете кнопку Simulate в верхней части интерфейса, EAGLE напомнит вам об этом:

    Прежде чем открыть диалоговое окно Simulation, EAGLE всегда будет подтверждать, что все ваши детали связаны с моделями SPICE. Если это не так, вы не сможете симулировать. Чтобы преобразовать вашу схему, требуется процесс сопоставления деталей.

    Сопоставление деталей

    Теперь мы рассмотрим, как сопоставить все символы на этой схеме с моделями SPICE. Для начала нам нужно выбрать все символы с помощью команды Group . Выберите значок Группа в левой части интерфейса, затем щелкните и перетащите рамку выбора вокруг всех частей.

    Затем щелкните правой кнопкой мыши любую из выделенных деталей и выберите Добавить модель . Сначала вы получите диалоговое окно с вопросом, хотите ли вы преобразовать все части с GND в имени в узел spice Ground 0. Это важно. В SPICE вам всегда нужно иметь узел 0 в вашем списке соединений.Это означает землю и используется во всех ваших расчетах моделирования.

    Чтобы сделать нашу жизнь проще, EAGLE выполняет всю работу по преобразованию ваших частей GND в узел 0, поэтому просто нажмите кнопку Да , чтобы продолжить. Теперь вы должны увидеть диалоговое окно Add Model , как показано ниже:

    Взгляните на столбец Done , и вы увидите две зеленые галочки для GND1 и GND2. Это существующие наземные символы, которые EAGLE автоматически преобразовал для нас в узел 0. Для этих двух больше ничего не нужно делать, поэтому давайте сосредоточимся на оставшихся частях, которые нам нужно отобразить: R1, LED1 и G1.

    Сопоставление резисторов

    Для начала нам нужно убедиться, что выбран правильный Spice Type . EAGLE автоматически назначит Spice Type для всех символов на вашей схеме, но вам всегда нужно дважды проверять их точность. Здесь мы видим, что резистор уже имеет Spice Type R: Resistor .

    Теперь давайте выберем кнопку карты , чтобы продолжить.

    Теперь мы находимся в диалоговом окне Map to Model . Выберите вкладку Load Model , и вы увидите тип модели Intrinsic Device/No Model в списке. Что это значит? Это тип модели SPICE по умолчанию для всех простых деталей, которым не требуется конкретная модель или подсхема, например, наш резистор. Другие простые пассивные компоненты, такие как конденсаторы, также будут использовать этот встроенный тип модели. Мы можем оставить тип модели по умолчанию для нашего резистора, а затем выбрать вкладку Map Pins , чтобы продолжить.

    Здесь мы видим два вывода, которые необходимо сопоставить с входами модели. Для резистора не имеет значения, как вы соедините контакты с входами модели, поскольку нет проблем с полярностью. Вы заметите, что EAGLE уже сделал эту работу за нас, поэтому все, что нам нужно сделать, это выбрать OK , чтобы продолжить.

    Стрела, одна часть опущена, осталось две. Следует отметить одну быструю вещь: когда вы сопоставляете один пассивный компонент, такой как резистор или конденсатор, все другие компоненты того же типа, которые используют один и тот же символ, наследуют одно и то же сопоставление.

    Это может пригодиться, когда вы работаете с большими схемами с кучей пассивных компонентов. Скорее всего, вы будете использовать один и тот же символ для всех ваших резисторов, поэтому, если вы сопоставите один из них, вы сопоставите их все за один раз. Это отличная экономия времени.

    Отображение светодиодов

    Теперь у нас есть светодиод. EAGLE посмотрел на префикс имени этого устройства и увидел букву L, которая в SPICE означает индуктор. Очевидно, что это неправильно, поэтому для LED1 нам нужно изменить Spice Type на D: Diode , а затем выбрать кнопку Map .

    Откроется диалоговое окно Map to Model , и вы заметите, что Тип модели установлен на Карта модели . Карты моделей используются для встроенных устройств, для которых требуются модели, такие как диоды, биполярные транзисторы, полевые транзисторы и т. д. Для подключения всех этих частей требуются модели SPICE, но они не считаются подсхемами.

    В этом случае нам не нужно искать в Интернете модель диода. В каталоге Models в EAGLE уже есть то, что нам нужно. Нажмите кнопку «Загрузить модель» , а затем перейдите к папке «Модели» в каталоге вашего приложения EAGLE.В этой папке вам нужно выбрать файл DMOD.mdl.

    Теперь, когда модель загружена, нажмите кнопку OK , чтобы продолжить сопоставление выводов с входами. Здесь у нас есть C (катод), который является отрицательным символом штифта, и A (анод), который является положительным. Мы сопоставим вывод символа C с входом модели : N-, а вывод символа A с входом модели : N+ . После того, как они установлены, нажмите кнопку OK , чтобы завершить сопоставление.

    Сопоставление источника напряжения

    Последняя часть — G1, батарея.В качестве Spice Type мы выберем V: Independent Voltage Source , а затем выберем кнопку Map .

    В диалоговом окне Map to Model, , нам просто нужно сопоставить положительные и отрицательные выводы с соответствующими входами, это простая работа. Когда закончите, выберите OK .

    Если вы следовали за нами, теперь у вас должны быть все зеленые галочки, перечисленные в столбце Готово в диалоговом окне Добавить модель .Идите вперед и нажмите кнопку Готово , чтобы закрыть это окно.

    Если щелкнуть значок Simulate   в верхней части интерфейса, откроется диалоговое окно Simulation , готовое к анализу!

    Спайс-совместимый

    Здесь мы взяли схему, несовместимую со SPICE, и сделали ее готовой к моделированию всего за несколько простых шагов. Все, что для этого потребовалось, — это быстрый процесс сопоставления деталей. Для большей практики обязательно попробуйте этот рабочий процесс на своих проектах! Вы также можете поэкспериментировать с примером проекта TI Launchpad в каталоге проектов EAGLE.Эта схема имеет несколько более продвинутых компонентов, которые проверят ваши навыки сопоставления деталей.

    Готовы сделать ваши проекты совместимыми со SPICE? Попробуйте Autodesk EAGLE 8.4 бесплатно уже сегодня!

    Модели

    SPICE для GaN FET Transform

    Электронная почта:

    Подтвердите адрес электронной почты:

    Пароль:

    Подтвердите пароль:

    Имя:

    Фамилия:

    Компания:

    Почтовый индекс:

    Страна/регион:
    Выберите один…AfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика TheCook IslandsCosta RicaCote D’ivoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинских) островах Фарерских IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea- БисауГайанаГаити Остров Херд и острова МакдональдСвятой Престол (город-государство Ватикан) Достопочтенный durasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Исламская Республика ofIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика ofKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народная Демократическая RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Арабская JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, бывшая югославская Республика ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные Штаты ofMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian край, OccupiedPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Киттс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСент-Винсент и ГренадиныSa moaSan MarinoSao Том и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTimor-lesteTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабского EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited Внешний Малые IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet NamVirgin остров, BritishVirgin остров, У.С.Уоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

    Регистр

    Загрузки | Модели специй | Внутренние документы

    1200 В SiC MOSFET SPICE Модели

    Новейшие модели SPICE для семейства продуктов Microsemi SiC MOSFET на 1200 В.

    • Скачать
    • Подробности
    Неизвестно 10.04.2018 10.04.2018
    1200 В SiC SBD SPICE Модели

    Новейшие модели SPICE для семейства продуктов Microsemi SiC SBD (SiC-диод) на 1200 В.

    • Скачать
    • Подробности
    Неизвестно 30.01.2018 30.01.2018
    1700 В SiC MOSFET SPICE Модели

    Новейшие модели SPICE для семейства продуктов Microsemi SiC MOSFET на 1700 В.

    • Скачать
    • Подробности
    Неизвестно 10.06.2020 10.06.2020
    SiC SBD SPICE, 1700 В, модели

    Новейшие модели SPICE для семейства продуктов Microsemi 1700 V SiC SBD.

    • Скачать
    • Подробности
    Неизвестно 10.06.2020 10.06.2020
    2944 Широкополосный A.zip
    • Скачать
    • Подробности
    25,5 КБ 06.09.2013 06.09.2013
    700 В SiC MOSFET SPICE Модели

    Новейшие модели SPICE для семейства продуктов Microsemi SiC MOSFET на 700 В.

    • Скачать
    • Подробности
    Неизвестно 10.06.2020 10.06.2020
    SiC SBD SPICE, 700 В, модели

    Новейшие модели SPICE для семейства продуктов Microsemi SiC SBD (SiC-диод) на 700 В.

    • Скачать
    • Подробности
    Неизвестно 30.01.2018 30.01.2018
    АПЛ1001J.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    646 байт 30.11.-1 30.11.-1
    APL501J.lib Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    596 байт 30.11.-1 30.11.-1
    APL502.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    973 байта 30.11.-1 30.11.-1
    АПЛ502Ж.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    746 байт 30.11.-1 06.03.2013
    APT1001R6BFLL.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    746 байт 30.11.-1 30.11.-1
    APT1001R6SFLL.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    746 байт 30.11.-1 30.11.-1
    АПТ1001РБВФР.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    737 байт 30.11.-1 30.11.-1
    APT1001RBVR.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    737 байт 30.11.-1 30.11.-1
    APT1001RSVFR.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    741 байт 30.11.-1 30.11.-1
    АПТ1001РСВР.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    737 байт 30.11.-1 30.11.-1
    APT10021JFLL.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    744 байта 30.11.-1 01.03.2013
    APT10021JLL.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    740 байт 30.11.-1 01.03.2013
    APT10025JVFR.LIB Спайс Модель
    • Скачать
    • Подробности
    748 байт 30.11.-1 30.11.-1

    C-SPIN: MTJ SPICE Модель

    На основе реальной физики, масштабируемой для будущих узлов, удобной для пользователя и полностью совместимой с симулятором SPICE.

    Модель MTJ SPICE позволяет разработчикам схем моделировать ключевые аспекты MRAM с передачей крутящего момента (STT-MRAM), такие как задержки чтения и записи.Наша автономная, основанная на физике модель магнитного туннельного перехода (MTJ) SPICE может воспроизводить реалистичные характеристики MTJ на основе заданных пользователем входных параметров, таких как параметры длины, ширины и толщины свободного слоя. Используя модель MTJ SPICE, исследования масштабируемости как в плоскости, так и в перпендикулярной плоскости MTJ могут быть выполнены на различных технологических узлах с минимальными усилиями.

    Публикация

    Дж. Ким, А. Чен, Б. Бехин-Эйн, С.Кумар, Дж. П. Ван и С.Х. Ким, «Технологически независимая модель MTJ SPICE с определяемыми пользователем параметрами для исследований масштабируемости STT-MRAM», Custom Integrated Circuits Conference (CICC), сентябрь 2015 г. Загрузите слайды.

    Начало работы

    1. Скачать модель специй MTJ.
    2. Извлеките ZIP-файл .
    3. Открыть файл MTJ_write.sp (пример записи MTJ)
    4. Установить размеры MTJ и параметры материала: Ms0, P0, альфа, RA и начальная температура
      • Ms0: намагниченность насыщения, P0: поляризация, оба при нулевой температуре Кельвина
    5. Выберите тип анизотропии с помощью параметра «МА»
      • Магнитная анизотропия в плоскости: MA=’0′ и Перпендикулярная магнитная анизотропия: MA=’1′
    6. Выберите начальное состояние свободного слоя с помощью параметра «ini» и подайте напряжение с правильной полярностью.Намагничивание фиксированного слоя будет установлено автоматически в соответствии со значением «ini».
      • Переключение встречно-параллельное на параллельное: ini=’1′ с положительным напряжением
      • Параллельное переключение на встречно-параллельное: ini=’0′ с отрицательным напряжением
    7. Запустить симуляцию SPICE

     

    Учебное пособие по LTspice: Часть 4

    Учебное пособие по LTspice: часть 4

    Это Учебное пособие по LTspice объясняет, как импортировать сторонние модели в LTspice ® .

    LTspice не ограничен для моделирования деталей линейной технологии. Третья сторона модели также можно импортировать в LTspice. Есть 2 типы моделей, которые можно импортировать в LTspice:

    .MODEL части — эти простые компоненты, такие как транзисторы и диоды

    .SUBCKT запчасти — эти более сложные части, состоящие из более простых Spice детали (диоды, транзисторы, резисторы и т.д.)

    Это важно обратите внимание, что LTspice просматривает первую строку Модель SPICE, чтобы определить, какой должна быть модель обрабатывается.Если деталь определена с помощью .MODEL оператор, импорт модели осуществляется в одну сторону; если часть определена оператором .SUBCKT, импорт модели обрабатывается немного по-другому. Таким образом, мы могли бы импортировать 2 одинаковых диоды, один из которых определяется оператором .MODEL, а другой определены с помощью оператора .SUBCKT, и они на самом деле обрабатываются по-разному. LTspice смотрит на определение модели, а НЕ на компонент, чтобы определить, как импортировать деталь.

    .МОДЕЛЬ части:

    Чтобы импортировать простой стороннюю SPICE-модель в LTspice, используя .MODEL, выполните следующие действия:

    • Добавить универсальный компонент схемы, представляющий символ модели SPICE

    • Скачать SPICE модель в тот же каталог, что и схема, которую вы имитируют.

    • Запишите имя файла модели SPICE, включая файл расширение.

    • Добавьте .include Директива SPICE к схеме, которая будет использовать модель

    • Откройте СПАЙС модель и обратите внимание на название модели — это текст сразу после директивы .MODEL и перед обозначением детали (в случае ниже это текст DI_SBG1030L).СПЕЦИЯ модель можно просмотреть из LTspice.

    • Нажмите , затем щелкните правой кнопкой мыши общий компонент и измените поле «Значение» на название модели SPICE

    • Обеспечьте Директива .include SPICE содержит точное имя файла модели SPICE

    • Убедитесь, что имя общий компонент точно соответствует SPICE название модели

    Вот пример как импортировать диод Шоттки в схему.РИСУНОК 1 показывает простую схему для измерения прямого падение напряжения на диоде. Это можно скачать здесь: диод Тестовая схема

     

    РИС. 1

     

    Запуск моделирования показывает, что диод имеет прямое падение напряжения 653,2 мВ

     

    Удалите диод D1 и замените его стандартным диодом Шоттки из Библиотека LTspice.

     

    Скачать SPICE модель диода Шоттки BAT 54: БАТ 54 СПАЙС модель и сохраните ее в том же каталоге, что и схема на рис. 1.

     

    Добавьте следующее Директиву SPICE к вашей схеме с помощью символ:

     

    .include DI_BAT54.txt

     

    Во избежание правописания ошибки, используйте Проводник Windows, чтобы выделить и скопировать имя файла, включая расширение имени файла (.текст). Вставьте текст после оператора include.

    Откройте модель SPICE файл (используя, скажем, Блокнот) и запишите название модели (в данном случае это это DI_BAT54). Опять же, чтобы избежать орфографических ошибок, проще выделить название модели и скопировать его.

     

    Нажмите вправо нажмите на символ диода Шоттки и вставьте введите DI_BAT54 в поле «Значение», как показано на рис. 2.Не оставляйте никаких комментариев в поле Spice Model.

     

     

    РИС. 2

     

    Финальная схема должен выглядеть как РИС 3

     

    РИС. 3

     

    Запустите симуляцию. Прямое падение напряжения теперь должно составлять 290 мВ.

     

    Если вы столкнетесь ошибки, проверьте следующее:

    Имеет файл SPICE был загружен в тот же каталог, что и файл моделирования?

    Название детали такой же, как указано в модели SPICE?

    Имя файла в оператор .include точно соответствует модели SPICE имя файла?

     

    Это также стоит открытие файла модели SPICE из LTspice и проверка его содержимого.Некоторые текстовые редакторы могут добавлять символы форматирования, которые сбивают с толку LTspice.

     

    .SUBCKT запчасти

    Аналогичная процедура можно использовать для импорта более сложных моделей. Следовать шаги выше, за исключением случаев изменения компонента Редактор атрибутов (см. рис. 2), убедитесь, что атрибут префикса помечен как X (а не D, как на фиг. 2).

    Мы сейчас собираемся сравните производительность LT6231, (215 МГц низкая шумовой операционный усилитель) с LM324 (недорогой операционный усилитель).

    Скачать схему на рис. 4: Оп Схема проверки усилителя

    РИС. 4

    Запуск этой схемы показывает, что выходное напряжение падает с 1 В при постоянном токе до 0,707 В при около 2,77МГц.

    Теперь удалите LT6231. и замените его стандартным 5-выводным операционным усилителем.Это модель opamp2 в папке Op Amps в LTspice.

    Скачать LM324 модель: LM324 модель и сохраните ее в том же каталоге, что и схема на рис. 4.

    Запишите Имя файла модели SPICE (в данном случае это LM324.txt). Добавьте директиву .include SPICE в свою схему как следует:

    .включить LM324.txt

    Откройте модель SPICE и запишите название модели SPICE (немедленно после команды .SUBCKT). В данном случае это ЛМ324.

    Нажмите вправо нажмите на символ операционного усилителя на схеме и вставьте название модели в поле «Значение», как показано на рис. 5

    РИС. 5

    Убедитесь, что префикс атрибут заполняется X.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Модель SPICE некоторые простые компоненты (например, диоды Зенера) определяется как SUBCKT. В этом случае префикс атрибут должен быть «X», а не «D», чтобы соответствовать с определением .SUBCKT SPICE (а не .MODEL определение).

    Создание быстрого Схема детали для моделей SPICE сторонних производителей

    Как только модель SPICE был импортирован, можно создать схему для часть.Откройте модель SPICE в LTspice, переместите наведите указатель мыши на строку .SUBCKT, щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Создать символ». Появится квадратный символ, показывающий узлы модели SPICE.

    РИС. 5а

    Затем выберите новый компонента (используя символ вентиля И) и в диалоговое окно, новый компонент сохраняется под [Автогенерируемый] каталог.

    Запуск моделирования показывает, что выходное напряжение падает до 0,707 В на частоте около 10 кГц, показывая более низкую частотную характеристику LM324 над LT6231.

    Конечная схема показано на РИС. 6

    РИС. 6

    Модели SPICE для многих компоненты, необходимые для устройств LTC, могут быть скачал здесь:

    SPICE модели для LTspice

    Хотите узнать больше?

    Пожалуйста, посмотри LTspice Учебник: Часть 5

     

    LTspice является зарегистрированной торговой маркой Linear. Technology Corporation

    Spice Stuff

    Spice Stuff Spice Stuff : диодные и транзисторные модели; Примеры списка соединений для усилителя с обратной связью, обратного времени восстановления диода и усилителя на операционном усилителе

    Нажмите, чтобы просмотреть учебный пример и gschem с операционным усилителем.

    Диод 1N4148

     .модель 1N4148 D(Is=5.84n N=1.94 Rs=.7017 Ikf=44.17м Xti=3 Eg=1.11 Cjo=.95p
    + M=.55 Vj=.75 Fc=.5 Isr=11.07n Nr=2.088 Bv=100 Ibv=100u Tt=11.07n) 

    НПН 2N3904

     .модель 2N3904 NPN(Is=6,734f Xti=3 Eg=1,11 Vaf=74,03 Bf=416,4 Ne=1,259
    + Ise=6.734f Ikf=66.78m Xtb=1.5 Br=.7371 Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=1
    + Cjc=3,638p Mjc=0,3085 Vjc=0,75 Fc=0,5 Cje=4,493p Mje=0,2593 Vje=0,75
    + Tr=239,5n Tf=301.2p Itf=.4 Vtf=4 Xtf=2 Rb=10) 

    НПН 2N2222

     .модель 2N2222 NPN(IS=14,34F XTI=3 EG=1,11 VAF= 74,03 BF=255,9
    + NE=1,307 ISE=14,34F IKF=0,2847 XTB=1,5 BR=6,092 NC=2
    + ISC=0 IKR=0 RC=1 CJC=7,306P MJC=0,3416 VJC=0,75 FC=0,5
    + CJE=22.01P MJE=.377 VJE=.75 TR=46.91N TF=411.1P ITF=.6
    + VTF=1,7 XTF=3 RB=10) 

    PNP 2N3906 Не верю, так как измерил Is=6.5E-15.

     .модель 2n3906 PNP(Is=455.9E-18 Xti=3 Eg=1.11 Vaf=33,6 Bf=204,7 Ise=7,558f
    + Ne=1,536 Ikf=0,3287 Nk=0,9957 Xtb=1,5 Var=100 Br=3,72
    + Isc=529,3E-18 Nc=15,51 Ikr=11,1 Rc=0,8508 Cjc=10,13p Mjc=0,6993
    + Vjc=1,006 Fc=0,5 Cje=10,39p Mje=0,6931 Vje=0,9937 Tr=10n Tf=181,2p
    + Itf=4,881м Xtf=.7939 Vtf=10 Rb=10) 

    Расширение NMOS

     .модель enmos NMOS(VTO=2,474 RS=1,68 RD=0,0 IS=1E-15 KP=0,296
    + CGSO=23,5P CGDO=4,5P CBD=53,5P PB=1 LAMBDA=267E-6) 

    Вот список соединений spice для двухтранзисторного усилителя с отрицательной обратной связью.

     * gnetlist -g spice-sdb -o fdbk.net fdbk.sch
    ******************************************************* *******
    * Файл Spice, сгенерированный gnetlist *
    * версия spice-sdb 4.28.2007 от SDB -- *
    * обеспечивает расширенные возможности списка соединений специй. *
    * Документация на http://www.brorson.com/gEDA/SPICE/ *
    ******************************************************* *******
    *vvvvvvvv Включена модель SPICE из 2N3904.mod vvvvvvvv
    .модель 2N3904 NPN(Is=6.734f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=74,03 Bf=416,4 Ne=1,259
    + Ise=6.734f Ikf=66.78m Xtb=1.5 Br=.7371 Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=1
    + Cjc=3,638p Mjc=0,3085 Vjc=0,75 Fc=0,5 Cje=4,493p Mje=0,2593 Vje=0,75
    + Tr=239,5n Tf=301,2p Itf=.4 Vtf=4 Xtf=2 Rb=10)
    * PID Fairchild = 23 случай = TO92
    *============== Начало списка соединений SPICE основного проекта ============
    Q1 Vc1 Vb1 3 0 2N3904
    RLoad 0 Ввых 50k
    C4 1 Vc2 10 мкФ
    V2 Vcc 0 12 В пост. тока
    R4 Vb2 Vc2 500k
    V1 Vin 0 пост. тока 0 перем. тока 10 мВ sin(0 10 мВ 10 кГц)
    RC Vc1 Vcc 2k
    R3 Vc2 Vcc 5k
    R1 0 Vb1 3k
    R2 Vb1 Vcc 20k
    РЭ 0 2 200
    RE2 2 3 1
    рф 2 1 20к
    C3 Vc2 Vвых 10 мкФ
    C2 Vc1 Vb2 10 мкФ
    С1 Вин Вб1 10мкФ
    Q2 Vc2 Vb2 0 0 2N3904
    .конец 

    Вот схема

    Вот диодная схема для исследования обратного времени восстановления. Используйте этот список соединений в качестве исходного, затем «запустите», затем «постройте vout vin». Должен получиться график, показывающий большие отрицательные всплески тока, указывающие на обратное течение тока в диоде, как показано ниже на графике моделирования. Также показаны фактические данные.

     Диодная схема обратного времени восстановления
    .МОДЕЛЬ 1N4007 D(IS=3,872n RS=1,66E-02 N=1,776
    + XTI=3,0 EG=1,110 CJO=1.519E-11 М=0,3554
    + VJ=0,5928 FC=0,5 ISR=1,356E-09
    + NR=2,152 BV=1000,0 IBV=1,0E-03 Tt=5u)
    * Используйте реалистичную прямоугольную волну с временем нарастания/спада 50n
    v1 вин 0 импульс (2,5 -2,5 0 50n 50n 5u 10u)
    d1 вин ваут 1n4007
    r1 vвых 0 2.        
            					
    			    
    

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.